(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210905837.5 (22)申请日 2022.07.29 (71)申请人 长安大学 地址 710064 陕西省西安市南 二环路中段 33号 (72)发明人 隋学敏　田中杰　宇森锋　韩豪　 张展鹏　安梦莹　 (74)专利代理 机构 南京纵横知识产权代理有限 公司 32224 专利代理师 祝蓉蓉 (51)Int.Cl. G06F 30/18(2020.01) G06F 30/13(2020.01) G06F 30/28(2020.01) G06F 111/10(2020.01)G06F 113/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种住宅新风系统气流组织优化设计的方 法 (57)摘要 本发明公开一种住宅新风系统气流组织优 化设计的方法， 包括以下步骤： S1： 构建住宅建筑 房间模型； S2： 构建响应值与设计变量之间的函 数模型； S3： 确定仿真模拟的实验设计工况； S4： 基于试验设计工况， 根据仿真模拟实验获得响应 值； 基于获得的响应值构建各工况设计变量与响 应值之间的响应曲面模型； S5： 基于获得的响应 曲面模型， 得到设计变量参数范围内各设计变量 的最佳组合， 从而获得气流组织优化设计方案。 通过本申请提供的方法可较方便的获得气流组 织的最佳设计方案， 满足室内空气品质的设计要 求。 权利要求书1页 说明书11页 附图2页 CN 115422689 A 2022.12.02 CN 115422689 A 1.一种住宅新 风系统气流组织优化设计的方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1： 构建住宅建筑房间室内空气环境模拟模型； S2： 构建响应值与设计 变量之间的函数模型； S3： 确定仿真模拟的实验设计工况； S4： 基于实验设计工况， 进行仿真模拟 实验获得响应值； 基于获得的响应值构建各工况 设计变量与响应值之间的响应曲面模型； S5： 基于获得的响应曲面模型， 得到设计变量参数范围内各设计变量的最佳组合， 从而 获得气流组织优化设计方案 。 2.根据权利要求1所述的一种住宅新风系统气流组织优化设计的方法， 其特征在于， 所 述S1具体包括以下步骤： S101： 建立住宅建筑房间室内空气环境模拟模型； S102： 设置 仿真模拟的边界条件。 3.根据权利要求2所述的一种住宅新风系统气流组织优化设计的方法， 其特征在于， 所 述S3中采用Box ‑Behnken设计方法确定实验设计工况。 4.根据权利要求3所述的一种住宅新风系统气流组织优化设计的方法， 其特征在于， 所 述S3具体包括： S301： 根据研究问题确定响应值及设计 变量； S302： 确定设计 变量的参数 范围； S303： 定义设计变量并输入每个设计变量的上限、 中线和下限， 对不同水平的影响因素 值进行排列和组合， 确定各实验设计工况。 5.根据权利要求4所述的一种住宅新风系统气流组织优化设计的方法， 其特征在于， 所 述设计变量包括送 风量、 送风角度、 送风口半径和送风口位置； 所述响应值为室内人员活动 区CO2平均浓度。 6.根据权利要求5所述的一种住宅新风系统气流组织优化设计的方法， 其特征在于， 所 述S4具体包括： S401： 选择送风口位置， 并设定送风量、 送风角度和送风口半径， 基于上述设计变量进 行CFD数值模拟， 获得响应值； S402： 将设计变量数值与获得的响应值代入响应值与设计变量之间的函数模型， 并进 行拟合建模， 得到响应曲面模型。 7.根据权利要求6所述的一种住宅新风系统气流组织优化设计的方法， 其特征在于， 所 述S5具体包括： S501： 设置响应值的限值； S502： 确定最优目标； S503： 将响应值代入响应曲面模型， 根据最优目标求解响应曲面模型， 获得各设计变量 的数值。 8.根据权利要求7所述的一种住宅新风系统气流组织优化设计的方法， 其特征在于， 所 述S402中还 包括： 在获得响应曲面模型 过程中， 采用后项消除法去除p ‑value＞0.0 5的项。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115422689 A 2一种住宅新风系统气 流组织优化 设计的方 法 技术领域 [0001]本发明涉及住宅建筑新风系统领域， 具体为涉及 一种住宅新风系统气流组织优化 设计的方法。 背景技术 [0002]在中国， 目前大部分新建高档住宅都配备有机械新风系统， 但经过调研及实测发 现， 诸多新建住宅新风系统的实际工程应用效果不佳， 存在气流组织设计不合理现象。 对于 机械新风系统的应用效果， 关键在于其新风量大小及气流组织形式。 良好的机械新风系统， 不仅需要满足新风量设计要求， 也应有合理的气流组织形式。 其中气流组织形式直接决定 了新风的有效利用效率。 从能量利用角度来看， 提高机械新风系统效率最有效的方法是优 化其气流组织分布。 并且室内的舒 适性和空气质量 也直接取决于室内气流组织分布。 [0003]为了实现一个可接受的室内环境， 室内气流组织设计通常采用一个反复的假定设 计过程。 该过程通过假定若干个模拟的边界条件， 例如送风口尺寸、 数量、 送风速度、 温度 等。 然后采用恰当的方法去评估不同气流组织下 的温度场、 速度场、 污染物浓度场等。 有学 者采用计算流体力学数值模拟技术， 对夏季运行 的壁挂式空调房间的风速场、 温度场和空 气龄场进行了分析。 也有 学者针对睡眠环境， 利用计算流体力学方法， 评估了排风口设置在 床正下部时， 五种不同送风高度(距离地面800、 1100、 1400、 1700、 2000mm)对通风效果的影 响。 结果发现， 较低的送风口高度可以有效节约能源并去除呼吸区二氧化碳， 而较高的送 风 口高度去除二氧化碳的效果不好。 传统的假定设计过程是非常耗时的， 需要大量的样本去 发现一个较为接受的设计参数以满足室内环境要求。 为了在较短的时间获得较优的室内环 境， 有学者利用CFD模拟技术， 基于正交试验方法优化了厂房冬季横向的送风分布。 正交试 验是一种研究多因素、 多 水平的设计方法， 它从全面试验中选取一些有代表的点进 行试验， 是一种高效率、 快速、 经济的一种试验设计方法。 但通过正交试验获得的最佳结果只能是试 验水平下 的某种组合， 最佳结果不会超过所选的试验水平组合。 并且不能给下一步的试验 提供明确的指向性。 使得 试验带有很强的摸索性， 不很准确。 [0004]总结发现， 现有研究缺乏更深入的探寻气流组织设计方案对室内空气品质的定量 影响关系。 定量评价气流组织设计与室内空气品质的关系对气流组织优化设计具有重要意 义。 因此， 有必要设计一种住宅新 风系统气流组织优化设计的方法。 发明内容 [0005]为克服上述现有技术的不足， 本发明提供一种住宅新风系统气流组织优化设计的 方法， 基于计算流体力学方法及响应曲面法， 建立气流组织与室内空气品质的定量关系模 型， 从而实现住宅新 风系统气流组织的优化设计。 [0006]本发明是通过以下技 术方案予以实现的： [0007]一种住宅新 风系统气流组织优化设计的方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： [0008]S1： 构建住宅建筑房间室内空气环境模拟模型； 住宅建筑房间模型包括房间的建说　明　书 1/11 页 3 CN 115422689 A 3